गॅस इंधनाच्या प्रज्वलन आणि ज्वलनासाठी अटी
ए.एस. इसर्लिन
ज्वलन प्रक्रिया आधारित आहे रासायनिक प्रतिक्रियाऑक्सिडायझरसह इंधनाचे कनेक्शन. गॅस ज्वलन प्रक्रिया होण्यासाठी, विशेष परिस्थिती निर्माण करणे आवश्यक आहे. सर्वप्रथम, ज्वलनशील वायूला पुरेशा प्रमाणात ऑक्सिडायझिंग एजंट (सामान्यतः हवा) पुरवणे आणि ते मिसळणे आवश्यक आहे. दुसरे म्हणजे, वायू-वायू मिश्रणज्वलनशीलता एकाग्रता मर्यादा असणे आवश्यक आहे आणि प्रज्वलन स्त्रोत प्रदान करणे आवश्यक आहे. तिसरे म्हणजे, दहन प्रक्रियेच्या विकासासाठी परिस्थिती निर्माण करणे आवश्यक आहे, म्हणजे विशिष्ट तापमान पातळी.
मिश्रण निर्मिती (वायूचे हवेत एकसमान मिश्रण) संपूर्ण दहन प्रक्रियेच्या मुख्य टप्प्यांपैकी एक आहे. रासायनिक ऊर्जेचे थर्मल एनर्जीमध्ये रूपांतर करताना इंधन ज्या पुढील सर्व टप्पे पार करते ते मुख्यत्वे मिश्रण निर्मिती प्रक्रियेवर अवलंबून असते. ज्वलन झोनमध्ये नेहमीच उच्च तापमान पातळी स्थापित केली जात असल्याने, रासायनिक ज्वलन अभिक्रियांवर घालवलेला वेळ हा मिश्रण निर्मिती प्रक्रियेसाठी लागणाऱ्या वेळेपेक्षा नेहमीच कमी असतो.
जळत आहे गॅस इंधन, इतर कोणत्याही प्रमाणे, आधुनिक दृश्यांनुसार हवेच्या प्रवाहात गतिज आणि प्रसार तत्त्वांच्या आधारे शक्य आहे.
गॅसचा एकूण ज्वलन वेळ, जो दहन दर ठरवतो,
TP TS~1"~X1
जेथे tc ऑक्सिडायझरसह वायूचे मिश्रण करण्यासाठी मिश्रण तयार होण्यासाठी लागणारा वेळ आहे; tx - रासायनिक अभिक्रियांची वेळ.
जर टी.एस<Стх, то практически тп«т*. В этом случае процесс протекает в кинетической области. Если же, наоборот, Тс^-Тх, то Тп»тс и, следовательно, процесс протекает в диффузионной области.
जेव्हा ज्वलन प्रक्रिया गतिज प्रदेशात होते, तेव्हा दहन दर दिलेल्या दहनशील मिश्रणाच्या गुणधर्मांवर, अभिक्रिया खंडातील तापमान आणि दहन क्षेत्रामध्ये अभिकर्मकांच्या एकाग्रतेवर अवलंबून असते, म्हणजेच ते रासायनिक गतिशास्त्राच्या नियमांद्वारे नियंत्रित केले जाते. त्याच वेळी, गतीशील प्रदेशातील प्रक्रियेचा दर हायड्रोडायनामिक घटकांवर अवलंबून नाही, म्हणजे प्रवाह दर, प्रतिक्रिया कक्षांचे भौमितिक परिमाण इ.
याउलट, प्रसार क्षेत्रामध्ये, प्रक्रियेचा दर हायड्रोडायनामिक घटकांद्वारे निर्धारित केला जातो आणि गतिज घटकांवर अवलंबून नसतो. या भागात, दहनशील मिश्रणाचे गुणधर्म आणि तापमान घटक निर्णायक भूमिका बजावणे थांबवतात. तुलनेने सोप्या हायड्रोडायनामिक माध्यमांचा वापर मिक्सिंगच्या तीव्रतेवर प्रभाव टाकण्यासाठी केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे डिफ्यूजन प्लुमच्या वैशिष्ट्यांमध्ये बदल होईल.
गतीज तत्त्वानुसार, बर्नरमध्ये प्रथम एकसंध वायू-वायू मिश्रण तयार केले जाते, जे दहन कक्षात दिले जाते. म्हणून, अशा मिश्रणाचे ज्वलन सर्व मुख्य वैशिष्ट्यांच्या स्थिर मूल्यावर होते (थर्मल व्होल्टेज, अतिरिक्त हवा इ.). अट पूर्ण झाली तरच शुद्ध गतिज ज्वलन होते A^1.0.जेव्हा ए<1 кинетическое горение протекает лишь на первой стадии, т. е. до тех пор, пока не израсходован весь кислород смеси. Остаток горючих компонентов, разбавленных продуктами сгорания, может быть сожжен только при условии подвода дополнительного окислителя (воздуха).
ज्वलनाच्या प्रसार तत्त्वाचा अर्थ अशी प्रक्रिया घडण्यासाठी अशा परिस्थितीची निर्मिती सूचित करते ज्या अंतर्गत मिश्रण त्याच्या अगदी घटनेच्या वेळी लगेच जळते, म्हणजे, जेव्हा इंधन आणि ऑक्सिडायझर योग्य परिमाणात्मक गुणोत्तरांमध्ये संपर्कात येतात. डिफ्यूजन ज्वलनची प्रक्रिया बर्नरच्या डिझाइन आणि ऑपरेटिंग पॅरामीटर्समध्ये बदल करून मिश्रण निर्मितीची तीव्रता बदलून नियंत्रित केली जाते. परिणामी, तांत्रिक आवश्यकतांवर अवलंबून, मिक्सिंग झोन लहान किंवा लांब करणे शक्य आहे.
सराव मध्ये, या दोन्ही तत्त्वे एकत्र करून, गॅस ज्वलन बहुतेकदा वापरले जाते. या प्रकरणात, हवेचा काही भाग बर्नरमधील वायूमध्ये पूर्व-मिश्रित केला जातो आणि उर्वरित, संपूर्ण ज्वलनासाठी आवश्यक, थेट दहन झोनमध्ये पुरविला जातो. हे गुणोत्तर बदलून, आपण गॅस टॉर्चच्या लांबीवर प्रभाव टाकू शकता. बहुतेक बर्नरमध्ये, वायूच्या प्रवाहाला एका कोनात किंवा दुसर्या कोनात वायूचा पुरवठा केला जातो.
अनेक कामे मिश्रण निर्मिती प्रक्रियेच्या अभ्यासासाठी समर्पित आहेत. हे आम्हाला काही सामान्य नमुने तयार करण्यास अनुमती देते.
डायरेक्ट-फ्लो गॅस बर्नरसाठी, मिक्सिंग जितके चांगले होईल, बर्नरच्या क्रॉस-सेक्शनमध्ये गॅस जेट कव्हर करेल, म्हणजेच, गॅस जेटची श्रेणी अधिक असेल. बर्नर्समध्ये खूप वेगाने फिरणारे प्रवाह, एखाद्याने गॅस जेटच्या लांब पल्ल्यासाठी प्रयत्न करू नये.
हवेच्या प्रवाहाच्या वळणाच्या वाढीमुळे बर्नरच्या क्रॉस-सेक्शनमध्ये गॅस आणि हवेचे पुनर्वितरण होते, गॅस-एअर मिक्सिंगची तीव्रता वाढते आणि बर्नरमधील रिव्हर्स करंट्सच्या मध्यवर्ती झोनमध्ये वाढ होते.
मिश्रण तयार करण्याच्या प्रक्रियेवर हवेच्या प्रवाहाच्या वळणाच्या प्रभावाचे स्वरूप इतर निर्धारित मापदंडांवर अवलंबून असते. अशाप्रकारे, जेव्हा बर्नरच्या परिधीय झोनमध्ये गॅसचा पुरवठा केला जातो (त्याचा प्रकार काहीही असो), प्रवाह वळण वाढल्याने मिश्रण निर्मितीमध्ये लक्षणीय सुधारणा होते. याउलट, जेव्हा बर्नरच्या मध्यवर्ती भागात गॅस पुरवला जातो, तेव्हा वळण वाढल्याने, नियमानुसार, प्रक्रियेत सुधारणा होत नाही.
घटनांचा समूह ज्याला आपण ज्वलन म्हणतो तो एका विशिष्ट क्रमाने, एका अवस्थेतून दुसऱ्या टप्प्यात येऊ शकतो. G. F. Knorre निश्चित स्त्रोतासह वायू आणि द्रव इंधनाच्या स्थिर-स्थितीतील ज्वलन प्रक्रियेची खालील आकृती देतात, ज्याला तो इन-लाइन (चित्र 1) म्हणतो. साधे रेणू (उदाहरणार्थ, हायड्रोजन) ज्यांना प्राथमिक जटिल पायरोजेनिक विघटन आवश्यक नसते (चित्र 1, अ).जेव्हा गॅस किंवा द्रव हायड्रोकार्बन इंधन जाळले जाते, अ 6
सतत ज्वलन प्रक्रिया अधिक क्लिष्ट होते: दुसरा मध्यवर्ती टप्पा होतो - पायरोजेनिक विघटन. द्रव इंधनासाठी, हा टप्पा बाष्पीभवनाच्या अवस्थेच्या आधी असतो (चित्र 1.6). प्रवाह योजना अंमलात आणण्यासाठी, दहन कक्षमध्ये पुरेशी तापमान पातळी आवश्यक आहे, ज्यामध्ये सतत प्रवाहांमध्ये इंधन आणि ऑक्सिडायझर पुरवले जातात. प्रतिक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर, दहन उत्पादने देखील सतत दहन साइटवरून काढून टाकली जातात.
हे ज्ञात आहे की जेव्हा हवेतील वायूचे प्रमाण ठराविक (प्रत्येक वायूसाठी) मर्यादेत असते तेव्हाच गॅस-एअर मिश्रण प्रज्वलित होते. कमी गॅस सामग्रीवर, दहन दरम्यान सोडलेल्या उष्णतेचे प्रमाण मिश्रणाच्या समीप स्तरांना प्रज्वलन तापमानात आणण्यासाठी पुरेसे नसते. जेव्हा गॅस-एअर मिश्रणात वायूचे प्रमाण खूप जास्त असते तेव्हा हेच दिसून येते. ज्वलनासाठी वापरल्या जाणाऱ्या हवेतील ऑक्सिजनच्या कमतरतेमुळे तापमानाची पातळी कमी होते, परिणामी मिश्रणाचे समीप स्तर गरम होत नाहीत.
प्रज्वलन तापमान. ही दोन प्रकरणे खालच्या आणि वरच्या ज्वलनशीलतेच्या मर्यादांशी संबंधित आहेत (तक्ता 1). म्हणून, विशिष्ट प्रमाणात हवेमध्ये वायू मिसळण्याव्यतिरिक्त, मिश्रणाच्या प्रज्वलनासाठी प्रारंभिक परिस्थिती तयार करणे आवश्यक आहे.
|
टेबल / हवेतील विविध वायूंचे ज्वलनशीलता मर्यादा आणि प्रज्वलन तापमान
|
ज्वलनशील वायूंचे ऑक्सिडेशन कमी तापमानात शक्य आहे, परंतु नंतर कमी प्रतिक्रिया दरामुळे ते अत्यंत मंद गतीने पुढे जाते. जसजसे तापमान वाढते तसतसे उत्स्फूर्त ज्वलन होईपर्यंत ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियेचा दर वाढतो (मंद ऑक्सिडेशनऐवजी, उत्स्फूर्त ज्वलनाची प्रक्रिया सुरू होते). याचा अर्थ असा की प्रज्वलन तपमानावर गरम केलेल्या दहनशील मिश्रणात अशी ऊर्जा असते की ते केवळ वातावरणातील उष्णतेच्या नुकसानाची भरपाई करत नाही तर प्रज्वलनासाठी दहन झोनमध्ये प्रवेश करणारे गॅस-एअर मिश्रण गरम करणे आणि तयार करणे देखील सुनिश्चित करते.
गॅसचे प्रज्वलन तापमान गॅस-एअर मिश्रणातील ज्वलनशील वायूची सामग्री, दाब, मिश्रण गरम करण्याची पद्धत इत्यादींसह अनेक घटकांवर अवलंबून असते आणि म्हणूनच ते अचूक मूल्य नसते. टेबलमध्ये तक्ता 1 हवेतील काही ज्वलनशील वायूंचे प्रज्वलन तापमान दाखवते.
सराव मध्ये, ज्वलनशील मिश्रण प्रज्वलित करण्याच्या दोन पद्धती आहेत: स्व-इग्निशन आणि इग्निशन.
येथे स्वत: ची प्रज्वलनज्वलनशील वायू-वायू मिश्रणाचा संपूर्ण खंड हळूहळू इग्निशन तापमानात आणला जातो, त्यानंतर मिश्रण बाह्य थर्मल प्रभावाशिवाय प्रज्वलित होते.
तंत्रज्ञानामध्ये, दुसरी पद्धत मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते, ज्याला म्हणतात प्रज्वलन.या पद्धतीसह, संपूर्ण वायू-वायू मिश्रण प्रज्वलन तापमानात गरम करणे आवश्यक नाही, काही उच्च-तापमान स्त्रोतासह थंड मिश्रण प्रज्वलित करणे पुरेसे आहे (स्पार्क, गरम शरीर, पायलट ज्वाला, इ.). परिणामी, प्रज्वलन मिश्रणाच्या संपूर्ण व्हॉल्यूममध्ये उत्स्फूर्तपणे ज्वालाच्या प्रसाराद्वारे प्रसारित केले जाते, जे त्वरित होत नाही, परंतु एका विशिष्ट अवकाशीय वेगाने होते. या गतीला म्हणतात ज्योत प्रसार गतीगॅस-एअर मिश्रणात आणि सर्वात महत्वाचे वैशिष्ट्य आहे जे दहनच्या घटना आणि स्थिरीकरणाची परिस्थिती निर्धारित करते. बर्नरची स्थिरता, खाली दर्शविल्याप्रमाणे, ज्वालाच्या प्रसाराच्या गतीशी संबंधित आहे.
अशाप्रकारे, गॅस इंधनाच्या ज्वलन प्रक्रियेमध्ये हवेमध्ये वायू मिसळणे, परिणामी मिश्रण प्रज्वलन तापमानात गरम करणे, ते प्रज्वलित करणे आणि ज्वलन प्रतिक्रियांची घटना, उष्णता सोडणे यांचा समावेश होतो. शिवाय, दहन प्रक्रियेदरम्यान वायूचे हवेत मिश्रण करणे आणि मिश्रण गरम करणे याला बहुतेक वेळ लागतो, कारण ज्वलन प्रतिक्रिया जवळजवळ त्वरित घडतात.
तांत्रिक प्रक्रियेवर अवलंबून (बॉयलर युनिटमध्ये स्टीम आणि गरम पाण्याचे उत्पादन, फर्नेस युनिटमध्ये उत्पादने गरम करणे इ.) दहन प्रक्रियेवर प्रभाव टाकणे आवश्यक आहे, त्याची अंतिम वैशिष्ट्ये बदलणे आवश्यक आहे. हे विविध डिझाइन तंत्रांद्वारे प्राप्त केले जाते, ज्याचे अध्याय मध्ये वर्णन केले आहे. III.
गॅसच्या ज्वलनाच्या वेळी टॉर्चच्या परिमाणातील तापमान क्षेत्रांची भिन्न अतिरिक्त हवेच्या गुणोत्तरांसह तुलना सूचक आहे. अशा तुलनेचे उदाहरण अंजीर मध्ये दिले आहे. फंक्शन म्हणून 35 मिमीच्या आउटलेट नोजल व्यासासह बर्नरसाठी 2
|
|
कुठे आणि- ज्वालामध्ये वर्तमान तापमान मूल्य, °C; £ कमाल - ज्वालामध्ये कमाल तापमान (मापलेले), °C; एक्स- मापन बिंदूपासून टॉर्चच्या सुरूवातीस अंतर, मी; यू- मापन बिंदूपासून टॉर्च अक्षापर्यंतचे अंतर, मी; वाय- बर्नर नोजल व्यास, मी.
अंजीर मध्ये. आकृती 2 तीन अतिरिक्त वायु गुणांकांसाठी तापमान वितरण आलेख दाखवते. शिवाय, समन्वय X/y=O बर्नर नोजलच्या निर्गमन विभागाशी आणि समन्वयाशी संबंधित आहे U/y=0 - टॉर्च अक्ष.
आकृतीवरून पाहिल्याप्रमाणे, फ्री प्लुममध्ये तापमान वितरण असमान आहे. प्राथमिक हवेच्या छोट्या प्रमाणामध्ये, उदाहरणार्थ a = 0.5, प्लममधील अंतर्गत कोरची उपस्थिती तापमान क्षेत्राला मोठ्या प्रमाणात विकृत करते आणि ते फक्त x/c/ = 10 अंतरावरच बाहेर येते, तर = 0.75 वर लेव्हलिंग आधीच होते. येथे X/y=2.5, आणि a=1.0 पूर्वीच्या - वाजता X/y=1.0.
खुल्या ज्वालांमधील सर्वोच्च तापमान ज्योत अक्षापासून काही अंतरावर सुरुवातीच्या भागात दिसून येते. U/y = 0.5, आणि नंतर टॉर्चच्या मध्यभागी. शिवाय, अतिरिक्त हवेच्या गुणांकात वाढ झाल्यामुळे, जास्तीत जास्त तापमान बर्नरच्या तोंडाकडे सरकते. अशा प्रकारे, अंतरावर एक = 0.75 वर सर्वोच्च तापमान मोजले गेले X/y=2.5, आणि =1.0 - अंतरावर X/y=1.0.
प्लुममध्ये तापमान आणि CO2 सांद्रता यांचे वितरण विचारात घेता, मॅक्सिमाचा योगायोग दिसून येतो.
तापमान आणि CO2 सामग्री. परिणामी, ज्वालामधील कमाल तापमान पातळी ज्वलनशील पदार्थांच्या ज्वलनाच्या कमाल डिग्रीशी संबंधित आहे.
गॅसच्या ज्वलनामुळे सोडलेल्या काही उष्णतेचे नुकसान अपरिहार्य आहे. तथापि, योग्य दहन प्रक्रिया व्यवस्थापनासह ते कमीतकमी कमी केले जाऊ शकतात. चला कोणते विचार करूया. घटक हे नुकसान जोडतात.
गॅस इंधन जळताना, खालील उष्णतेचे नुकसान होते: एक्झॉस्ट गॅससह, रासायनिक अपूर्ण दहन आणि वातावरणात. रिव्हर्स बॅलन्सद्वारे वैयक्तिक उष्णतेच्या नुकसानाच्या निर्धारणावर आधारित, युनिटची कार्यक्षमता (कार्यक्षमता), °/o, मोजली जाऊ शकते:
कुठे<72 - потери тепла с уходящими газами, %; - потери тепла
ज्वलनाच्या रासायनिक अपूर्णतेपासून, %; Q5- पर्यावरणास उष्णतेचे नुकसान,%.
फ्ल्यू गॅससह उष्णतेचे नुकसान- युनिटमधून बाहेर पडणाऱ्या ज्वलन उत्पादनांची भौतिक उष्णता ही मुख्य आहे. त्यांना पूर्णपणे काढून टाकणे अशक्य आहे, परंतु ते कमी करण्यासाठी प्रयत्न करणे आवश्यक आहे. फ्लू वायूंसह उष्णतेचे नुकसान वायूंचे तापमान आणि त्यांचे प्रमाण यावर अवलंबून असते. फ्ल्यू गॅसचे तापमान जितके कमी असेल तितकी उष्णता कमी होईल, म्हणून तुम्ही वाजवी मर्यादेत फ्ल्यू गॅस तापमान कमी करण्याचा प्रयत्न केला पाहिजे. उष्णतेच्या नुकसानावर फ्ल्यू गॅस तापमानाचा परिणाम तक्त्यावरून दिसून येतो. 2.
तक्ता 2
|
नैसर्गिक वायू जळताना फ्ल्यू गॅससह उष्णतेचे नुकसान, %
|
एक्झॉस्ट गॅससह उष्णतेचे नुकसान सामान्यतः एकूण उपलब्ध उष्णतेच्या टक्केवारीच्या रूपात व्यक्त केले जाते, म्हणजे, इंधनाच्या ज्वलनाची उष्णता. उदाहरणार्थ, नैसर्गिक वायू जळताना उष्णतेचे नुकसान 700 kcal/m3 असल्यास
700-100 ___ „ 24°/
युनिटमधून बाहेर पडणाऱ्या वायूंचे प्रमाण बर्नर चालवणाऱ्या अतिरिक्त हवेच्या गुणांकावर आणि सक्शनवर अवलंबून असते.
युनिटमधील गळतीद्वारे हवा. बर्नरच्या आउटलेटवर अतिरिक्त हवेचा गुणांक आणि युनिटमध्ये हवा सक्शन जितका जास्त असेल तितका फ्ल्यू वायूंसह उष्णता कमी होईल. टेबलवरून 2 दर्शविते की aa = 1.2-5-1.6 सह ज्वलन उत्पादनांमध्ये अतिरिक्त हवेच्या एकूण गुणांकातील बदल फ्ल्यू वायूंसह उष्णतेचे नुकसान 10.5 ते 13.2% (240 डिग्री सेल्सिअसच्या स्थिर फ्ल्यू गॅस तापमानात) वाढवते.
अशा प्रकारे, फ्लू वायूंसह उष्णतेचे नुकसान कमी करण्यासाठी, सर्वात कमी परवानगीयोग्य अतिरिक्त हवेच्या गुणोत्तरासह दहन प्रक्रिया आयोजित करणे आवश्यक आहे, युनिटची सर्वोच्च घनता सुनिश्चित करणे आणि फ्लू वायूंचे तापमान कमी करणे आवश्यक आहे.
वायूच्या रासायनिक अपूर्ण ज्वलनामुळे उष्णतेचे नुकसान होते जेव्हा हवेची कमतरता असते, गॅस बर्नरमध्ये खराब मिश्रण होते किंवा ज्वलन झोनमध्ये तापमान पातळीत तीव्र घट होते. परिणामी, गॅसचे ज्वलन अपूर्णपणे होते आणि ज्वलनशील घटक (उदाहरणार्थ, हायड्रोजन, कार्बन मोनोऑक्साइड इ.) दहन उत्पादनांसह सोडतात. यामुळे इंधनाच्या रासायनिक ऊर्जेचा कमी वापर होतो आणि युनिटची कार्यक्षमता कमी होते. दहन उत्पादनांमध्ये ज्वलनशील घटकांची थोडीशी सामग्री देखील रासायनिक अपूर्ण ज्वलनामुळे उष्णतेचे लक्षणीय नुकसान करते. असे गृहीत धरू की ज्वलन उत्पादनांमध्ये 0.7% हायड्रोजन आणि 0.5% कार्बन मोनोऑक्साइड आहे. युनिटने इंस्टॉलेशनच्या मागे अतिरिक्त हवेच्या गुणांकासह नैसर्गिक वायू जाळला a» = = 1.5. रासायनिक अपूर्ण ज्वलनामुळे उष्णतेचे नुकसान ~450 kcal/m3 किंवा
A___ 450-100 पू/
अशा प्रकारे, विचारात घेतलेल्या उदाहरणावरून हे स्पष्ट होते की दहन उत्पादनांमध्ये ज्वलनशील घटक पूर्णपणे अनुपस्थित किंवा किमान मूल्याचे असले पाहिजेत.
वातावरणास उष्णतेचे नुकसान या वस्तुस्थितीमुळे होते की युनिटच्या भिंतींचे तापमान आसपासच्या हवेपेक्षा जास्त असते. या नुकसानाची तीव्रता मुख्यत्वे युनिटच्या बाह्य भिंती आणि सभोवतालची हवा यांच्यातील तापमानातील फरक, भिंतीच्या पृष्ठभागाचा आकार, दगडी बांधकाम सामग्रीची थर्मल चालकता आणि त्याची जाडी यावर अवलंबून असते. पर्यावरणाला होणारे नुकसान सैद्धांतिकदृष्ट्या मोजले जाते किंवा युनिटच्या डिझाइन आणि कार्यप्रदर्शनावर अवलंबून थर्मल गणना मानकांमधून घेतले जाते.
युनिटमध्ये गॅस जाळताना होणाऱ्या सर्व उष्णतेच्या नुकसानांची बेरीज करून 100 मधून वजा केल्यास, आम्हाला युनिटची कार्यक्षमता प्राप्त होईल. उदाहरणार्थ, वर दिलेल्या आकृत्यांचा वापर करू<75 равным 3,60%, тогда к. п. д. агрегата
T]= 100-(8.24+5.28+3.60)=82.88%*
सामान्य माहिती. अंतर्गत प्रदूषणाचा आणखी एक महत्त्वाचा स्त्रोत, मानवांसाठी एक मजबूत संवेदनशील घटक, नैसर्गिक वायू आणि त्याची ज्वलन उत्पादने आहेत. गॅस ही एक बहुघटक प्रणाली आहे ज्यामध्ये डझनभर विविध संयुगे असतात, ज्यात विशेष जोडलेले असतात (सारणी
नैसर्गिक वायू (गॅस स्टोव्ह आणि बॉयलर) जळणाऱ्या उपकरणांच्या वापराचा मानवी आरोग्यावर विपरीत परिणाम होत असल्याचा प्रत्यक्ष पुरावा आहे. याव्यतिरिक्त, पर्यावरणीय घटकांबद्दल वाढीव संवेदनशीलता असलेल्या व्यक्ती नैसर्गिक वायू आणि त्याच्या ज्वलन उत्पादनांच्या घटकांवर अपर्याप्तपणे प्रतिक्रिया देतात.
घरातील नैसर्गिक वायू अनेक प्रदूषकांचा स्रोत आहे. यामध्ये थेट वायूमध्ये असलेली संयुगे (गंध, वायूयुक्त हायड्रोकार्बन्स, विषारी ऑर्गनोमेटलिक कॉम्प्लेक्स आणि रेडिओएक्टिव्ह रेडॉन वायू), अपूर्ण ज्वलनाची उत्पादने (कार्बन मोनॉक्साईड, नायट्रोजन डायऑक्साइड, एरोसोलाइज्ड सेंद्रिय कण, पॉलीसायक्लिक सुगंधी आणि हायड्रोकार्बनचे लहान संयुगे) यांचा समावेश होतो. ). हे सर्व घटक मानवी शरीरावर स्वतःहून किंवा एकमेकांच्या संयोगाने (सिनर्जी इफेक्ट) परिणाम करू शकतात.
तक्ता 12.3
वायू इंधनाची रचना
गंध. गंधक हे सल्फर-युक्त सेंद्रिय सुगंधी संयुगे आहेत (मर्कॅप्टन, थिओथर्स आणि थायो-सुगंधी संयुगे). गळती शोधण्यासाठी नैसर्गिक वायूमध्ये जोडले. जरी ही संयुगे अगदी लहान, सबथ्रेशोल्ड एकाग्रतामध्ये उपस्थित आहेत जी बहुतेक व्यक्तींसाठी विषारी मानली जात नाहीत, त्यांच्या वासामुळे निरोगी लोकांमध्ये मळमळ आणि डोकेदुखी होऊ शकते.
नैदानिक अनुभव आणि महामारीविषयक डेटा सूचित करतात की रासायनिकदृष्ट्या संवेदनशील लोक उपथ्रेशोल्ड एकाग्रतेवर देखील उपस्थित असलेल्या रासायनिक संयुगेवर अनुचित प्रतिक्रिया देतात. अस्थमा असणा-या व्यक्तींना बहुतेकदा गंधाचा प्रवर्तक (ट्रिगर) म्हणून ओळखतात.
गंधांमध्ये, उदाहरणार्थ, मेथेनेथिओल समाविष्ट आहे. मेथेनेथिओल, ज्याला मिथाइल मर्कॅप्टन (मर्कॅपटोमेथेन, थायोमेथिल अल्कोहोल) म्हणूनही ओळखले जाते, हे एक वायूयुक्त संयुग आहे जे सामान्यतः नैसर्गिक वायूमध्ये सुगंधी मिश्रित म्हणून वापरले जाते. अप्रिय गंध बहुतेक लोकांना 140 पीपीएममध्ये 1 भागाच्या एकाग्रतेने अनुभवतो, परंतु हे संयुग अत्यंत संवेदनशील व्यक्तींद्वारे लक्षणीय कमी एकाग्रतेवर शोधले जाऊ शकते. प्राण्यांमधील विषारी अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की 0.16% मिथेनेथिओल, 3.3% इथेथेथिओल किंवा 9.6% डायमिथाइल सल्फाइड 50% उंदरांमध्ये 15 मिनिटांसाठी या संयुगांच्या संपर्कात आल्यामुळे कोमा निर्माण करण्यास सक्षम आहेत.
आणखी एक मर्कॅप्टन, नैसर्गिक वायूमध्ये सुगंधी मिश्रित पदार्थ म्हणून देखील वापरला जातो, मर्कॅपटोथेनॉल (C2H6OS) याला 2-थिओथेनॉल, इथाइल मर्कॅप्टन असेही म्हणतात. डोळे आणि त्वचेला तीव्र त्रासदायक, त्वचेद्वारे विषारी प्रभाव पाडण्यास सक्षम. ते ज्वलनशील आहे आणि गरम केल्यावर विघटित होऊन अत्यंत विषारी SOx वाफ तयार होतात.
घरातील वायू प्रदूषक असल्याने, मर्कॅप्टनमध्ये सल्फर असते आणि ते मूलभूत पारा कॅप्चर करण्यास सक्षम असतात. उच्च सांद्रतामध्ये, मर्कॅप्टनमुळे परिधीय रक्ताभिसरण बिघडू शकते आणि हृदय गती वाढू शकते आणि चेतना नष्ट होणे, सायनोसिसचा विकास किंवा मृत्यू देखील होऊ शकतो.
एरोसोल. नैसर्गिक वायूच्या ज्वलनामुळे कार्सिनोजेनिक सुगंधी हायड्रोकार्बन्स, तसेच काही अस्थिर सेंद्रिय संयुगेसह लहान सेंद्रिय कण (एरोसोल) तयार होतात. DOS हे संशयित संवेदनाक्षम एजंट आहेत जे इतर घटकांसह, "आजारी इमारत" सिंड्रोम, तसेच एकाधिक रासायनिक संवेदनशीलता (MCS) ला प्रवृत्त करू शकतात.
डीओएसमध्ये फॉर्मल्डिहाइड देखील समाविष्ट आहे, जे गॅस ज्वलन दरम्यान कमी प्रमाणात तयार होते. संवेदनशील व्यक्तींनी व्यापलेल्या घरात गॅस उपकरणे वापरल्याने या त्रासदायक घटकांचा संपर्क वाढतो, त्यानंतर आजाराची लक्षणे वाढतात आणि पुढील संवेदना वाढवतात.
नैसर्गिक वायूच्या ज्वलनाच्या वेळी तयार होणारे एरोसोल हवेमध्ये उपस्थित असलेल्या विविध रासायनिक संयुगेसाठी शोषण साइट बनू शकतात. अशा प्रकारे, वायु प्रदूषक मायक्रोव्हॉल्यूममध्ये केंद्रित होऊ शकतात आणि एकमेकांशी प्रतिक्रिया करू शकतात, विशेषत: जेव्हा धातू प्रतिक्रिया उत्प्रेरक म्हणून कार्य करतात. कण जितका लहान असेल तितका या प्रक्रियेची एकाग्रता क्रियाकलाप जास्त असेल.
शिवाय, नैसर्गिक वायूच्या ज्वलनाच्या वेळी निर्माण होणारी पाण्याची वाफ ही वायुवीजन कण आणि प्रदूषकांच्या फुफ्फुसाच्या अल्व्होलीमध्ये हस्तांतरणादरम्यान वाहतूक दुवा आहे.
नैसर्गिक वायूच्या ज्वलनामुळे पॉलीसायक्लिक सुगंधी हायड्रोकार्बन्स असलेले एरोसोल देखील तयार होतात. त्यांचा श्वसन प्रणालीवर विपरीत परिणाम होतो आणि ते कार्सिनोजेन्स म्हणून ओळखले जातात. याव्यतिरिक्त, हायड्रोकार्बन्समुळे अतिसंवेदनशील लोकांमध्ये तीव्र नशा होऊ शकते.
नैसर्गिक वायूच्या ज्वलनाच्या वेळी बेंझिन, टोल्युइन, इथाइलबेन्झिन आणि जाइलीनची निर्मिती देखील मानवी आरोग्यासाठी प्रतिकूल आहे. थ्रेशोल्ड पातळीपेक्षा कमी डोसमध्ये बेंझिन हे कार्सिनोजेनिक म्हणून ओळखले जाते. बेंझिनचा संपर्क कर्करोगाच्या वाढत्या जोखमीशी, विशेषतः ल्युकेमियाशी संबंधित आहे. बेंझिनचे संवेदनशील परिणाम ज्ञात नाहीत.
ऑर्गनोमेटलिक संयुगे. नैसर्गिक वायूच्या काही घटकांमध्ये शिसे, तांबे, पारा, चांदी आणि आर्सेनिक यासह विषारी जड धातूंचे प्रमाण जास्त असू शकते. सर्व शक्यतांमध्ये, हे धातू नैसर्गिक वायूमध्ये ट्रायमेथाइलरसेनाइट (CH3)3A सारख्या ऑर्गेनोमेटलिक कॉम्प्लेक्सच्या स्वरूपात असतात. सेंद्रिय मॅट्रिक्ससह या विषारी धातूंच्या संबंधामुळे ते लिपिड विद्रव्य बनतात. यामुळे उच्च पातळीचे शोषण होते आणि मानवी ऍडिपोज टिश्यूमध्ये जैवसंचय होण्याची प्रवृत्ती होते. टेट्रामेथाइलप्लंबाइट (CH3)4Pb आणि डायमिथाइलमर्क्युरी (CH3)2Hg ची उच्च विषाक्तता मानवी आरोग्यावर परिणाम सूचित करते, कारण या धातूंचे मेथिलेटेड संयुगे स्वतःहून अधिक विषारी असतात. या संयुगे स्त्रियांमध्ये स्तनपान करवताना एक विशिष्ट धोका निर्माण करतात, कारण या प्रकरणात लिपिड्स शरीरातील चरबीच्या डेपोमधून स्थलांतरित होतात.
डायमेथिलमर्क्युरी (CH3)2Hg हे त्याच्या उच्च लिपोफिलिसिटीमुळे विशेषतः धोकादायक ऑर्गनोमेटलिक संयुग आहे. मेथिलमर्क्युरी शरीरात इनहेलेशनद्वारे आणि त्वचेद्वारे देखील समाविष्ट केले जाऊ शकते. गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टमध्ये या कंपाऊंडचे शोषण जवळजवळ 100% आहे. बुधाचा स्पष्ट न्यूरोटॉक्सिक प्रभाव आहे आणि मानवी पुनरुत्पादक कार्यावर प्रभाव टाकण्याची क्षमता आहे. टॉक्सिकॉलॉजीमध्ये सजीवांसाठी पाराच्या सुरक्षित पातळीचा डेटा नाही.
सेंद्रिय आर्सेनिक संयुगे देखील खूप विषारी असतात, विशेषत: जेव्हा ते चयापचयाशी नष्ट होतात (चयापचय सक्रियता), परिणामी अत्यंत विषारी अजैविक प्रकार तयार होतात.
नैसर्गिक वायू ज्वलन उत्पादने. नायट्रोजन डायऑक्साइड फुफ्फुसीय प्रणालीवर कार्य करू शकते, जे इतर पदार्थांवर ऍलर्जीक प्रतिक्रियांचे विकास सुलभ करते, फुफ्फुसाचे कार्य कमी करते, फुफ्फुसाच्या संसर्गजन्य रोगांची संवेदनशीलता, श्वासनलिकांसंबंधी दमा आणि इतर श्वसन रोगांची शक्यता वाढवते. हे विशेषतः मुलांमध्ये उच्चारले जाते.
असे पुरावे आहेत की नैसर्गिक वायू जाळल्याने NO2 निर्माण होऊ शकते:
- फुफ्फुसीय प्रणालीची जळजळ आणि फुफ्फुसांचे महत्त्वपूर्ण कार्य कमी होणे;
- घरघर, धाप लागणे आणि हल्ले यांसह दम्यासारख्या लक्षणांचा धोका वाढतो. गॅस स्टोव्हवर स्वयंपाक करणाऱ्या महिलांमध्ये तसेच मुलांमध्ये हे विशेषतः सामान्य आहे;
- फुफ्फुसांच्या संरक्षणाच्या इम्यूनोलॉजिकल मेकॅनिझममध्ये घट झाल्यामुळे बॅक्टेरियाच्या फुफ्फुसाच्या रोगांचा प्रतिकार कमी होतो;
- मानव आणि प्राण्यांच्या रोगप्रतिकारक शक्तीवर सर्वसाधारणपणे प्रतिकूल परिणाम घडवून आणणे;
- इतर घटकांवर ऍलर्जीक प्रतिक्रियांच्या विकासावर सहायक म्हणून प्रभाव;
- वाढीव संवेदनशीलता आणि प्रतिकूल ऍलर्जिनला वाढलेली ऍलर्जी प्रतिक्रिया.
नैसर्गिक वायूच्या ज्वलन उत्पादनांमध्ये हायड्रोजन सल्फाइड (H2S) चे प्रमाण जास्त असते, जे पर्यावरण प्रदूषित करते. हे 50.ppm पेक्षा कमी एकाग्रतेमध्ये विषारी आहे आणि 0.1-0.2% च्या एकाग्रतेमध्ये ते अगदी कमी प्रदर्शनासह देखील घातक आहे. शरीरात या संयुगाचे निर्विषीकरण करण्याची यंत्रणा असल्याने, हायड्रोजन सल्फाइडची विषारीता त्याच्या एक्सपोजरच्या एकाग्रतेशी जास्त संबंधित आहे.
हायड्रोजन सल्फाइडला तीव्र गंध असला तरी, सतत कमी एकाग्रतेच्या प्रदर्शनामुळे वासाची भावना नष्ट होते. यामुळे नकळत या वायूच्या धोकादायक पातळीच्या संपर्कात आलेल्या लोकांमध्ये विषारी परिणाम घडणे शक्य होते. निवासी परिसराच्या हवेत त्याची किरकोळ एकाग्रता डोळ्यांना आणि नासोफरीनक्सची जळजळ होऊ शकते. मध्यम पातळीमुळे डोकेदुखी, चक्कर येणे आणि खोकला आणि श्वास घेण्यास त्रास होतो. उच्च पातळीमुळे शॉक, आक्षेप, कोमा, ज्याचा अंत मृत्यू होतो. तीव्र हायड्रोजन सल्फाइड विषारीपणापासून वाचलेल्यांना स्मृतीभ्रंश, हादरे, असंतुलन आणि कधीकधी अधिक गंभीर मेंदूचे नुकसान यासारख्या न्यूरोलॉजिकल डिसफंक्शनचा अनुभव येतो.
हायड्रोजन सल्फाइडच्या तुलनेने उच्च सांद्रतेची तीव्र विषाक्तता सर्वज्ञात आहे, परंतु दुर्दैवाने या घटकाच्या कमी-डोसच्या तीव्र संपर्कावर फार कमी माहिती उपलब्ध आहे.
रेडॉन. रेडॉन (222Rn) नैसर्गिक वायूमध्ये देखील आहे आणि पाइपलाइनद्वारे गॅस स्टोव्हपर्यंत वाहून नेले जाऊ शकते, जे प्रदूषणाचे स्रोत बनतात. रेडॉनचा क्षय होत असताना (210Pb चे अर्धायुष्य 3.8 दिवस असते), ते किरणोत्सर्गी शिशाचा पातळ थर (सरासरी 0.01 सेमी जाडी) तयार करते जे पाईप्स आणि उपकरणांच्या आतील पृष्ठभागांना कोट करते. किरणोत्सर्गी शिशाच्या थराच्या निर्मितीमुळे किरणोत्सर्गीतेचे पार्श्वभूमी मूल्य प्रति मिनिट अनेक हजार क्षयांनी वाढते (100 सेमी 2 क्षेत्रावर). ते काढणे खूप कठीण आहे आणि पाईप्स बदलणे आवश्यक आहे.
हे लक्षात घेतले पाहिजे की केवळ गॅस उपकरणे बंद करणे विषारी प्रभाव काढून टाकण्यासाठी आणि रासायनिकदृष्ट्या संवेदनशील रुग्णांना आराम मिळवून देण्यासाठी पुरेसे नाही. गॅस उपकरणे खोलीतून पूर्णपणे काढून टाकली जाणे आवश्यक आहे, कारण गॅस स्टोव्ह जो काम करत नाही तो देखील सुगंधी संयुगे सोडत असतो जो वापराच्या वर्षांमध्ये शोषला जातो.
नैसर्गिक वायूचे एकत्रित परिणाम, सुगंधी संयुगांचा प्रभाव आणि मानवी आरोग्यावर ज्वलन उत्पादने तंतोतंत ज्ञात नाहीत. असे गृहीत धरले जाते की अनेक संयुगांचे परिणाम बहुगुणित होऊ शकतात आणि अनेक प्रदूषकांच्या संपर्कात येण्यापासून मिळणारा प्रतिसाद वैयक्तिक प्रभावांच्या बेरीजपेक्षा जास्त असू शकतो.
सारांश, नैसर्गिक वायूची वैशिष्ट्ये जी मानवी आणि प्राण्यांच्या आरोग्यासाठी चिंता करतात:
- ज्वलनशील आणि स्फोटक निसर्ग;
- asphyxial गुणधर्म;
- ज्वलन उत्पादनांद्वारे घरातील हवेचे प्रदूषण;
- किरणोत्सर्गी घटकांची उपस्थिती (रेडॉन);
- दहन उत्पादनांमध्ये अत्यंत विषारी संयुगेची सामग्री;
- विषारी धातूंच्या ट्रेस प्रमाणात उपस्थिती;
- नैसर्गिक वायूमध्ये विषारी सुगंधी संयुगे जोडले जातात (विशेषत: अनेक रासायनिक संवेदनशीलता असलेल्या लोकांसाठी);
- वायू घटकांची संवेदनाक्षमता.
वायू इंधनाचे ज्वलन हे खालील भौतिक आणि रासायनिक प्रक्रियांचे संयोजन आहे: दहनशील वायूचे हवेत मिश्रण, मिश्रण गरम करणे, दहनशील घटकांचे थर्मल विघटन, प्रज्वलन आणि हवेतील ऑक्सिजनसह ज्वलनशील घटकांचे रासायनिक संयोजन.
गॅस-एअर मिश्रणाचे स्थिर दहन शक्य आहे ज्वलनशील वायू आणि हवेच्या आवश्यक प्रमाणात ज्वलनशील भागाला सतत पुरवठा करणे, त्यांचे कसून मिश्रण करणे आणि इग्निशन किंवा सेल्फ-इग्निशन तापमानाला गरम करणे (टेबल 5).
गॅस-एअर मिश्रणाचे प्रज्वलन केले जाऊ शकते:
- गॅस-एअर मिश्रणाचा संपूर्ण खंड स्वयं-इग्निशन तापमानात गरम करणे. ही पद्धत अंतर्गत दहन इंजिनमध्ये वापरली जाते, जेथे गॅस-एअर मिश्रण एका विशिष्ट दाबाने जलद संपीडनने गरम केले जाते;
- बाह्य प्रज्वलन स्त्रोतांचा वापर (इग्निटर इ.). या प्रकरणात, संपूर्ण गॅस-एअर मिश्रण नाही तर त्याचा काही भाग इग्निशन तापमानात गरम केला जातो. गॅस उपकरणांच्या बर्नरमध्ये गॅस बर्न करताना ही पद्धत वापरली जाते;
- दहन प्रक्रियेदरम्यान विद्यमान टॉर्च सतत.
वायू इंधनाची ज्वलन प्रतिक्रिया सुरू करण्यासाठी, आण्विक बंध तोडण्यासाठी आणि नवीन तयार करण्यासाठी विशिष्ट प्रमाणात ऊर्जा खर्च करणे आवश्यक आहे.
गॅस इंधनाच्या ज्वलनासाठी रासायनिक सूत्र, मोठ्या संख्येने मुक्त अणू, रॅडिकल्स आणि इतर सक्रिय कणांचे स्वरूप आणि गायब होण्याशी संबंधित संपूर्ण प्रतिक्रिया यंत्रणा दर्शवते, जटिल आहे. म्हणून, सरलीकरणासाठी, समीकरणे वापरली जातात जी गॅस ज्वलन प्रतिक्रियांच्या प्रारंभिक आणि अंतिम अवस्था व्यक्त करतात.
जर हायड्रोकार्बन वायूंना C m H n असे नियुक्त केले असेल तर ऑक्सिजनमध्ये या वायूंच्या ज्वलनाच्या रासायनिक अभिक्रियेचे समीकरण तयार होईल.
C m H n + (m + n/4)O 2 = mCO 2 + (n/2)H 2 O,
जेथे m ही हायड्रोकार्बन वायूमधील कार्बन अणूंची संख्या आहे; n ही वायूमधील हायड्रोजन अणूंची संख्या आहे; (m + n/4) - वायूच्या पूर्ण ज्वलनासाठी आवश्यक ऑक्सिजनचे प्रमाण.
सूत्रानुसार, गॅस ज्वलन समीकरणे काढली जातात:
- मिथेन CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O
- इथेन C 2 H 6 + 3.5O 2 = 2CO 2 + ZH 2 O
- ब्युटेन C 4 H 10 + 6.5 O 2 = 4 CO 2 + 5 H 2 0
- प्रोपेन C 3 H 8 + 5O 3 = ZCO 2 + 4H 2 O.
वायूच्या ज्वलनाच्या व्यावहारिक परिस्थितीत, ऑक्सिजन शुद्ध स्वरूपात घेतले जात नाही, परंतु हवेचा भाग आहे. हवेत 79% नायट्रोजन आणि 21% ऑक्सिजन असल्याने, ऑक्सिजनच्या प्रत्येक व्हॉल्यूमसाठी 100: 21 = 4.76 हवा किंवा 79: 21 = 3.76 व्हॉल्यूम नायट्रोजन आवश्यक आहे. मग हवेतील मिथेन ज्वलनाची प्रतिक्रिया खालीलप्रमाणे लिहिता येईल:
CH 4 + 2O 2 + 2 * 3.76N 2 = CO 2 + 2H 2 O + 7.52N 2.
समीकरणावरून हे स्पष्ट होते की 1 m 3 मिथेन, 1 m 3 ऑक्सिजन आणि 7.52 m 3 नायट्रोजन किंवा 2 + 7.52 = 9.52 m 3 हवा जाळणे आवश्यक आहे.
मिथेनचे 1 मीटर 3, कार्बन डायऑक्साइड 1 मीटर 3, पाण्याची वाफ 2 मीटर 3 आणि नायट्रोजन 7.52 मीटर 3 च्या ज्वलनामुळे प्राप्त होते. खालील तक्ता सर्वात सामान्य ज्वलनशील वायूंसाठी हा डेटा दर्शवितो.
गॅस-एअर मिश्रणाच्या ज्वलन प्रक्रियेसाठी, गॅस-एअर मिश्रणातील वायू आणि हवेचे प्रमाण विशिष्ट मर्यादेत असणे आवश्यक आहे. या मर्यादांना ज्वलनशीलता मर्यादा किंवा स्फोटक मर्यादा म्हणतात. खालच्या आणि वरच्या ज्वलनशीलता मर्यादा आहेत. गॅस-एअर मिश्रणातील किमान गॅस सामग्री, व्हॉल्यूम टक्केवारीमध्ये व्यक्त केली जाते, ज्यावर प्रज्वलन होते, त्याला निम्न ज्वलनशीलता मर्यादा म्हणतात. गॅस-एअर मिश्रणातील जास्तीत जास्त गॅस सामग्री, ज्याच्या वर अतिरिक्त उष्णता पुरवल्याशिवाय मिश्रण प्रज्वलित होत नाही, त्याला वरची ज्वलनशीलता मर्यादा म्हणतात.
विशिष्ट वायू जळताना ऑक्सिजन आणि हवेचे प्रमाण
|
1 m 3 गॅस जाळण्यासाठी आवश्यक आहे, m 3 |
जेव्हा 1 m 3 जळतो तेव्हा वायू सोडला जातो, m 3 |
ज्वलनाची उष्णता He, kJ/m 3 |
|||||
|
ऑक्सिजन |
डायऑक्साइड कार्बन |
||||||
|
कार्बन मोनोऑक्साइड |
|||||||
जर गॅस-एअर मिश्रणात कमी ज्वलनशीलता मर्यादेपेक्षा कमी गॅस असेल तर ते जळणार नाही. गॅस-एअर मिश्रणात पुरेशी हवा नसल्यास, दहन पूर्णपणे पुढे जात नाही.
वायूंमधील जड अशुद्धतेचा स्फोट मर्यादेवर मोठा प्रभाव पडतो. गॅसमधील गिट्टीचे प्रमाण (N 2 आणि CO 2) वाढल्याने ज्वलनशीलता मर्यादा कमी होते आणि जेव्हा गिट्टीचे प्रमाण ठराविक मर्यादेपेक्षा जास्त वाढते तेव्हा गॅस-एअर मिश्रण कोणत्याही गॅस-टू-एअर गुणोत्तराने (खालील तक्ता) प्रज्वलित होत नाही.
ज्वलनशील वायूच्या प्रति 1 व्हॉल्यूम अक्रिय वायूच्या खंडांची संख्या ज्यावर वायू-वायू मिश्रण स्फोटक नाहीसे होते
वायूच्या संपूर्ण ज्वलनासाठी आवश्यक असलेल्या सर्वात कमी प्रमाणात हवेला सैद्धांतिक वायु प्रवाह म्हणतात आणि त्याला Lt म्हणून नियुक्त केले जाते, म्हणजेच गॅस इंधनाचे कमी उष्मांक मूल्य 33520 kJ/m असल्यास 3 , नंतर 1 मीटरच्या ज्वलनासाठी सैद्धांतिकदृष्ट्या आवश्यक हवेची मात्रा 3 गॅस
एल टी= (33,520/4190)/1.1 = 8.8 m3.
तथापि, वास्तविक वायु प्रवाह नेहमीच सैद्धांतिक प्रवाहापेक्षा जास्त असतो. हे या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले आहे की सैद्धांतिक वायु प्रवाह दराने गॅसचे संपूर्ण दहन प्राप्त करणे फार कठीण आहे. म्हणून, कोणताही गॅस ज्वलन संयंत्र काही अतिरिक्त हवेसह कार्य करतो.
तर, व्यावहारिक वायु प्रवाह
L n = αL T,
कुठे Ln- व्यावहारिक वायु प्रवाह; α - अतिरिक्त हवा गुणांक; एल टी- सैद्धांतिक वायु प्रवाह.
अतिरिक्त हवा गुणांक नेहमी एकापेक्षा जास्त असतो. नैसर्गिक वायूसाठी ते आहे α = 1.05 - 1.2. गुणांक α वास्तविक वायु प्रवाह एकक म्हणून घेतलेल्या सैद्धांतिक प्रवाहापेक्षा किती वेळा जास्त आहे हे दर्शविते. जर α = 1, नंतर गॅस-एअर मिश्रण म्हणतात stoichiometric.
येथे α = 1.2 वायूचे ज्वलन 20% जास्त हवेसह केले जाते. नियमानुसार, वायूंचे ज्वलन कमीतकमी a च्या मूल्यासह केले पाहिजे, कारण जास्त हवेत घट झाल्यामुळे, फ्लू वायूंमधून उष्णतेचे नुकसान कमी होते. ज्वलनात भाग घेणारी हवा प्राथमिक आणि दुय्यम आहे. प्राथमिकबर्नरमध्ये प्रवेश करणार्या हवेला गॅसमध्ये मिसळण्यासाठी म्हणतात; दुय्यम- दहन क्षेत्रामध्ये प्रवेश करणारी हवा गॅसमध्ये मिसळली जात नाही, परंतु स्वतंत्रपणे.
गॅस-एअर मिश्रण तयार करण्याच्या पद्धतीवर अवलंबून, गॅस ज्वलन पद्धती विभागल्या जातात (खालील चित्र):
- प्रसार करणे;
- मिश्र
- गतिज
गॅस ज्वलन पद्धती
a - प्रसार; b - मिश्रित; c - गतिज; 1 - अंतर्गत शंकू; 2 - प्राथमिक दहन क्षेत्र; 3 - मुख्य दहन क्षेत्र; 4 - ज्वलन उत्पादने; 5 - प्राथमिक हवा; 6 - दुय्यम हवा
प्रसरण ज्वलन पद्धतीसह, दाबाखाली वायू ज्वलनाच्या पुढच्या भागाला पुरवला जातो आणि ज्वलनासाठी आवश्यक हवा आण्विक किंवा अशांत प्रसारामुळे आसपासच्या जागेतून पुरविली जाते. येथे मिश्रणाची निर्मिती ज्वलन प्रक्रियेसह एकाच वेळी होते, म्हणून ज्वलन प्रक्रियेचा दर प्रामुख्याने मिश्रण निर्मितीच्या दराने निर्धारित केला जातो.
वायू आणि हवा यांच्यातील संपर्क आणि आवश्यक रचनेचे गॅस-एअर मिश्रण तयार झाल्यानंतर ज्वलन प्रक्रिया सुरू होते. वायूच्या प्रवाहात हवा पसरते आणि वायू वायू प्रवाहातून हवेत पसरते. अशा प्रकारे, गॅस प्रवाहाजवळ गॅस-एअर मिश्रण तयार केले जाते, ज्याच्या ज्वलनाच्या परिणामी, गॅसच्या मुख्य भागाचे ज्वलन झोन 3 मध्ये होते आणि दहन उत्पादने आत जातात. झोन 4.
प्रकाशीत दहन उत्पादने वायू आणि हवेच्या परस्पर प्रसारास गुंतागुंत करतात, परिणामी ज्वलन हळूहळू पुढे जाते, काजळीच्या कणांच्या निर्मितीसह. हे स्पष्ट करते की प्रसरण ज्वलन ज्वालाची लक्षणीय लांबी आणि चमक द्वारे दर्शविले जाते.
गॅस ज्वलनच्या प्रसार पद्धतीचा फायदा म्हणजे दहन प्रक्रियेचे विस्तृत श्रेणीवर नियमन करण्याची क्षमता. विविध नियंत्रण घटक वापरून मिश्रण तयार करण्याची प्रक्रिया सहज नियंत्रित केली जाते. टॉर्चचे क्षेत्रफळ आणि लांबी गॅसच्या प्रवाहाला वेगळ्या टॉर्चमध्ये विभाजित करून, बर्नर नोजलचा व्यास बदलून, गॅसचा दाब समायोजित करून समायोजित केली जाऊ शकते.
प्रसार ज्वलन पद्धतीच्या फायद्यांमध्ये हे समाविष्ट आहे: थर्मल भार बदलत असताना उच्च ज्वाला स्थिरता, ज्वाला ब्रेकथ्रू नाही, ज्योतीच्या लांबीसह तापमान एकसारखेपणा.
या पद्धतीचे तोटे आहेत: हायड्रोकार्बन्सचे थर्मल विघटन होण्याची शक्यता, कमी दहन तीव्रता आणि वायूचे अपूर्ण दहन होण्याची शक्यता.
मिश्रित ज्वलन पद्धतीसह, बर्नर वायूच्या संपूर्ण ज्वलनासाठी आवश्यक असलेल्या हवेच्या फक्त काही भागासह वायूचे प्राथमिक मिश्रण प्रदान करते, उर्वरित हवा वातावरणातून थेट टॉर्चमध्ये येते. या प्रकरणात, प्राथमिक हवेत मिसळलेल्या वायूचा प्रथम भाग जळतो आणि उरलेला वायू, ज्वलन उत्पादनांनी पातळ केलेला, दुय्यम हवेतून ऑक्सिजन जोडल्यानंतर जळतो. परिणामी, मशाल प्रसरण ज्वलनाच्या तुलनेत लहान आणि कमी चमकदार आहे.
कायनेटिक दहन पद्धतीसह, दहन साइटवर गॅस-एअर मिश्रण पुरविले जाते, बर्नरच्या आत पूर्णपणे तयार केले जाते. गॅस-एअर मिश्रण लहान आगीत जळते. या ज्वलन पद्धतीचे फायदे म्हणजे रासायनिक अंडरबर्निंगची कमी संभाव्यता, लहान ज्योत लांबी आणि बर्नरचे उच्च उष्णता उत्पादन. गैरसोय म्हणजे गॅसची ज्योत स्थिर करणे आवश्यक आहे.
